منصة الرسائل والاطاريح: تحضير الجيوبوليمر المتكون من الميتاكاؤولين لتطبيقات الطباعة ثلاثية الابعاد باستخدام طريقة تاكوشي

الخلاصة

تعد الطباعة ثلاثية الابعاد لمواد البناء فرصة واعدة لتطوير مجال الهندسة المعمارية والبناءات الانشائية, لأنها توفر امكانية انتاج اجسام معقدة الشكل. في الاونة الاخيرة تم تعديل هذه التقنية بواسطة ظهور حبر الجيوبوليمر لتكون صديقة للبيئة. من المعروف ان الجيوبوليمر له قابلية تدفق عالية وبالتالي لا يمكن الحفاظ على شكله بعد طباعته. ان الدراسات التي تحسن الخواص الريولوجية للجيوبوليمر اما تسبب في انخفاض قيمة المقاومة الميكانيكية او لا تهتم لقيم المقاومة. ان الدراسة التي تحسن الخواص الريولوجية والميكانيكية معاً غير مدروسة في الدراسات السابقة. لذلك فأن الدراسة الحالية هي لتصميم حبر للطباعة ثلاثية الابعاد ذو قابلية طباعة عالية ومقاومة ميكانيكية عالية. تم اختيار الجيوبوليمر المتكون من الميتاكاؤولين لأجراء هذه الدراسة. تم العمل على ثلاث مراحل, في المرحلة الاولى كان الهدف الاساسي هو تطوير قابلية الطباعة بدون فقدان المقاومة الميكانيكية المطلوبة من خلال اضافة اربعة عوامل بنسب مختلفة تتضمن هذه العوامل كمية الاسمنت المقاوم والرمل بالإضافة الى كمية الماء و زمن الخلط. اما في المرحلة الثانية, تم اضافة طين الكاؤولين كمادة ملدنه و عامل مغير لانسيابية الحبر. في المرحلة الثالثة, تم تعديل قابلية الطباعة للمستوى المطلوب من حيث استقرار الشكل والوقت المفتوح للطباعة. تم استخدام اربعة عوامل في هذه المرحلة وهي كمية المادة المثبطة وكمية المادة المثخنة بالإضافة الى وقت الخلط. تم استخدام طريقة Taguchi)) مع (GRA, Utility, DGM methods) في تصميم التجارب للمرحلة الاولى والثالثة. اظهرت نتائج المرحلة الاولى امكانية تقريب الجيوبوليمر من متطلبات الحبر القابل للطباعة مع مقاومة انضغاط عالية تساوي (97MPa) باستخدلم (8ml) من الماء و (24g) رمل, (6g) من OPC و زمن خلط (12min). بالاعتماد على نتائج المرحلة الثانية يمكن تحسين قابلية الطباعة للجيوبوليمر من خلال اضافة طين الكاؤولين بنسبة (25%) من وزن الميتاكاؤولين بينما مقاومة الانضغاط تصبح (78MPa). نتائج المرحلة الثالثة اظهرت ان الكمية المثلى من boric acid)) كمثبط و (HPMC) , كمثخن تساوي (1.2%) من وزن الميتاكاؤولين و زمن الخلط (14min). لقد وجد انه من الممكن باستخدام الظروف المذكوره اعلاه الحصول على حبر من الجيوبوليمر المتكون من الميتاكاؤولين بقابلية طباعة عالية وبمقاومة انضغاط عالية ايضاً تتراوح بين (69-82MPa) وقوة ترابط بين الطبقات (2MPa) مع مقاومة شد تساوي (6MPa) و وقت مفتوح للطباعة (207min) مع استقرار كافي للشكل.